抗草甘膦转基因大豆对根际土壤氨氧化古菌群落多样性的影响

抗草甘膦转基因大豆是孟山都公司首次进行商业化生产的转基因作物。近年来其风险评价,包括土壤生物多样性风险评价受到越来越多的重视。氨氧化古菌是硝化过程的关键微生物,在氮素循环中起重要作用。本文以抗草甘膦转基因大豆(RRS)、非转基因亲本(RRS-S)、野生大豆(W-S)和栽培大豆(D-46)为材料,采用PCR-DGGE方法研究了根际土壤氨氧化古菌(AOA)群落多样性的变化,为转基因大豆的生态安全性评价提供理论依据。通过多样性指数与均匀度指数分析,RRS对根际土壤AOA群落多样性没有显著性影响;主成分分析结果表明,RRS与其他品种大豆(W-S和D-46)根际土壤AOA群落结构差异较大,但与亲本(RRS-S)差异不显著;amoA基因测序与系统发育树的构建表明,不同基因型大豆根际土壤中的AOA一部分属于文献中记录的土壤AOA类群(soil/sediment),一部分在现有文献中没有记录(soil),但被测序检测的AOA均不属于水生环境(water)或海洋底泥(sediment)中的AOA类群。另外,有众多已检测的AOA在文献中并无记录和归类,其中包括RRS的缺失条带1、20、25和特有条带3。综合分析,抗草甘膦转基因大豆对根际AOA多样性没有显著性影响,但改变AOA群落的组成。     

抗草甘膦转基因大豆对根际土壤细菌及根瘤菌的影响

转基因大豆是全球种植最广泛的转基因作物,抗除草剂是其最主要的转基因特性.微生物群落是土壤质量的监测指标之一,抗草甘膦转基因大豆及配施草甘膦是否影响大豆根际土壤细菌及根瘤菌群落尚不清楚.本研究基于大田试验,以非转基因亲本大豆‘中豆32’为对照(CK),分析转G10-epsps基因耐除草剂大豆SHZD32-01(GR)及配施草甘膦(GR+G)在大豆各生育时期对根际土壤细菌和根瘤菌的影响.结果表明: 与CK相比,GR、GR+G处理对苗期和成熟期根际土壤pH、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、NH₄⁺-N含量等产生影响;GR处理显著增加结荚期根际土壤细菌群落丰度及多样性,GR+G处理显著增加结荚期根际土壤细菌群落多样性,但显著降低苗期和结荚期根际土壤细菌群落丰度;GR、GR+G处理改变了部分优势细菌类群的相对丰度,但不同生育期根际土壤优势细菌类群均为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门和放线菌门;GR、GR+G处理改变了根瘤菌类群的相对丰度,但未影响慢生根瘤菌和中华根瘤菌两种主要大豆根瘤菌的相对丰度,且GR+G处理结荚期根际土壤根瘤菌相对丰度显著降低.环境因子分析显示,根际土壤放线菌和根瘤菌群落丰度主要受土壤pH影响.抗草甘膦转基因大豆或配施草甘膦显著影响结荚期根际土壤细菌和根瘤菌,但其影响随大豆的生长而消失.     

抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际微生物群落功能多样性的影响

明确抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际土壤微生物群落功能多样性的影响,为转基因大豆的安全性评价提供基础数据。采用BIOLOG的方法,对抗草甘膦转基因大豆AG5601、亲本大豆SNK500和普通栽培大豆中黄13成熟期和残茬期的根际土壤微生物的碳源利用特征进行比较分析。AG5601成熟期的根际土壤微生物群落碳源利用能力显著高于SNK500,但与中黄13无显著差异;在残茬期,AG5601、SNK500和中黄13的根际土壤微生物群落碳源利用能力均无显著差异。功能多样性分析发现,成熟期的AG5601与中黄13在根际土壤微生物McIntosh指数和Simpson指数均显著高于SNK500,而残茬期,3种大豆的根际土壤微生物多样性差异不显著。主成分分析表明,AG5601与SNK500成熟期和残茬期的根际土壤微生物碳源利用在两主成分轴上的差异较小,碳源利用模式基本相同。本研究表明,抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际微生物群落功能多样性无长期、显著性影响。     

大豆不同生育期根际土壤细菌群落结构的变化

为了解大豆根际细菌群落结构多样性及根际细菌群落结构的变化,该研究以大豆苗期和成熟期的根际土壤为材料,采用Illumina高通量测序技术测定细菌16S rRNA V3+V4区序列,探究大豆不同生育期根际土壤细菌群落结构的变化。对原始数据进行拼接、过滤、去除嵌合体序列和聚类分析等数据处理,并对OTU进行分类学注释。在此基础上运用ANOVA分析物种组成变化,Alpha多样性指数研究细菌多样性变化。结果表明:细菌丰富度和多样性在不同生育期有显著变化,其中成熟期土壤中的细菌丰富度和多样性指数均明显高于苗期; 变形菌、放线菌、酸杆菌是大豆根际的优势菌门,其含量在不同生育期也有显著变化; 假诺卡氏菌属、糖丝菌属、鞘氨醇单胞菌属是大豆根际的优势菌属,这些菌属中的部分菌群属于根际促生菌,具有潜在的促生效应。这些结果证实大豆的生育期对根际土壤细菌群落结构有重要影响。     

内生真菌发酵提取物和植物生长调节剂对大豆根际细菌多样性的影响

为了研究内生真菌发酵提取物和植物生长调节剂对大豆根际细菌多样性的影响,采用PCR-DGGE技术分析了各处理中不同发育期的大豆根际细菌群落变化。结果发现发酵提取液和植物生长调节剂能增加部分优势菌群的数量,但对根际细菌类群结构影响并不明显;生育周期也是影响根际细菌数量的重要因素。另外割胶测序发现优势菌群主要是Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌纲)、Nitrospira(硝化螺旋菌属)、Bradyrhizobium(慢生根瘤菌属)等,这些也都是大豆根际比较常见的细菌类群。     

丹参内生拮抗细菌DS-R5对丹参根际和根表土壤细菌群落结构的影响CSCD

目的 探究生防细菌DS-R5施入丹参植株后根际和根表土壤细菌群落组成及多样性变化。方法 向丹参植株根部施入生防细菌DS-R5,以未施用细菌为对照组,分别采集根际和根表土壤样品提取总DNA,扩增样品总DNA的V3-V4区,采用Illumina MiSeq测序平台对PCR扩增产物进行双端测序分析,利用生物信息学分析解析丹参植株根际土壤和根表土壤细菌群落结构组成及多样性。结果 菌株DS-R5处理后增加了根际土壤细菌群落的多样性和丰度,降低了根表土壤细菌群落的多样性和丰度;高通量测序得到的根际和根表土壤的有效序列数量和OTU数量相比对照组均有所下降,根际土壤处理样品中微生物种类最丰富,根表土壤处理样品中微生物种类最少,根际土壤处理样品与根际土壤对照物种种类更接近;在门水平上,根际土壤处理样品相比对照变形菌门丰度下降,酸杆菌门丰度升高,根表土壤处理样品相比对照变形菌门和酸杆菌门丰度均升高,放线菌门丰度降低;在属水平上,根际土壤处理样品中鞘氨醇单胞菌属、芽胞杆菌属、慢生根瘤菌属相比根际土壤对照占比均有升高,根表土壤处理样品相比对照黄杆菌属和伯克菌属丰度下降,而土壤中的优势菌属根瘤菌属和芽胞杆菌属丰度升高。结论 丹参植株施用生防细菌DS-R5后,改变了根际土壤和根表土壤中微生物群落结构和多样性。     

间作大豆对甘蔗根际土壤细菌及固氮菌多样性的影响

为探讨间作大豆(Glycine max)对甘蔗(Saccharum officinarum)根际土壤细菌及固氮细菌多样性的影响, 收集和开发固氮菌资源, 筛选高效甘蔗联合固氮体系, 选用3个甘蔗栽培品种‘ROC22’、‘GT21’、‘B8’与大豆品种‘Guizao 2’进行间种栽培, 采用巢式PCR特异扩增细菌16S rRNA基因片段和固氮细菌nifH基因片段, 并结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术, 对间作大豆的甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌进行系统演化和多样性分析。聚类分析结果显示, 间作大豆改变了甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌原来的群落组成结构, 尤其对固氮菌群落组成的改变更大, 但对群落物种的优势度影响较小。Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数分析结果表明, 甘蔗-大豆间作显著影响甘蔗根际土壤中细菌和固氮菌的多样性, 其中对固氮细菌多样性的影响较大。不同甘蔗品种的根际土壤细菌和固氮菌在间作大豆条件下表现出不同的多样性, ‘ROC22’和‘GT21’间作处理甘蔗根际土壤固氮细菌的Shannon-Wiener多样性指数显著高于单作处理, 而‘ROC22’与大豆间作处理的甘蔗根际土壤固氮菌多样性最为丰富。在大豆生长盛期, 间作处理的甘蔗根际土壤细菌多样性最为丰富, 不同处理间的差异也最大, 随后下降。总体来看, 甘蔗-大豆间作显著地影响根际土壤细菌和固氮菌的群落结构和群落多样性, 有助于对甘蔗合理间作栽培模式的认识和筛选高效甘蔗联合固氮体系。     

连作对大豆根际土壤细菌菌群结构的影响

土壤细菌的菌群结构是土壤生态环境质量的重要组成部分。为探明大豆连作种植后根际土壤细菌群落结构变化,试验选取连作0年大豆根际土样与连作2年大豆根际土壤,利用Illumina高通量测序技术对比研究了其中的细菌群落结构。结果表明,连作0年根际土壤中的细菌丰富度和多样性指数均高于连作2年大豆根际土壤中相应值。大豆根际土壤中的噬纤维菌科(Cytophagaceae)、鞘氨纯单胞菌(Sphingomonas)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)及链霉菌属(Streptomyces)等一些有益菌的相对丰度要变化并不显著。大豆连作会降低土壤的细菌多样性,改变细菌菌群结构。但是在短期连作过程中,不同作物根际微生物类群的变化规律各不相同,难以用来推断作物连作所存在普遍现象。以期试验结果同时为缓解短期大豆连作障碍提高大豆产量提供一定的理论依据。     

轮套作对黄瓜根际土壤细菌种群的影响

以黄瓜为试材,采用PCR-DGGE技术研究了小麦、大豆、毛苕子、三叶草和苜蓿与黄瓜轮作及大蒜、毛葱与黄瓜套作对黄瓜根际土壤细菌种群的影响.结果表明:轮套作对黄瓜根际土壤细菌种群的种类、数量和黄瓜产量具有一定的影响,提高了土壤细菌种群多样性指数、均匀度指数和黄瓜产量.对DGGE条带进行测序的结果表明,它们大多与不可培养的细菌种属具有较高的同源性,大多为鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）和变形细菌纲（Proteobacteria）, High bacterium G+C只在以毛葱为套作作物的黄瓜根际中出现.不同轮套作中细菌种群多样性随黄瓜生育期的变化而变化,在盛瓜期达最高值.以小麦为轮作作物和以毛葱为套作作物的黄瓜轮套作栽培模式最佳.     

两种盐生植物根际土壤细菌多样性和群落结构

应用高通量测序技术对西北干旱区两种盐生植物黑果枸杞和里海盐爪爪根际土壤细菌的多样性和群落结构进行研究,旨在揭示两种耐盐植物根际土壤细菌之间以及根际与非根际细菌群落结构间的差异,为深入研究盐生植物根际土壤微生物与耐盐性之间的关系提供理论基础。结果表明:黑果枸杞、里海盐爪爪根际细菌多样性丰度高于非根际土,黑果枸杞根际土壤细菌多样性丰度高于里海盐爪爪。根际和非根际土壤细菌群落的组成和丰度存在差异,从黑果枸杞和里海盐爪爪根际土壤中分别检测出细菌21门289属和22门304属,而从非根际土壤中分别检测出28门285属和24门336属;在两种盐生植物根际土壤中,变形菌门和厚壁菌门均为优势门;拟杆菌门、放线菌门、蓝细菌门及浮霉菌门在根际土壤中的丰度显著高于非根际土壤,而厚壁菌门在根际土壤中的丰度低于非根际土壤。两种植物根际土壤中的细菌优势门和优势属的数量均高于非根际土壤,在黑果枸杞和里海盐爪爪的根际土壤中的细菌优势属分别有10个和9个,而二者非根际土壤中的细菌优势属各有4个,其中假单胞菌属是根际和非根际土壤中的共有优势属。黑果枸杞和里海盐爪爪根系细菌群落组成和丰度存在差异,只有假单胞菌属和盐单胞菌属是两种植物根际土壤中的共有优势属。Unifrac分析和聚类分析表明,两种盐生植物根际土壤细菌之间的相似性大于根际和非根际细菌群落间的相似性。细菌多样性与土壤有机碳、有机质、总氮正相关,与pH、电导率负相关,电导率和pH,有机碳和总氮分别是非根际土,根际土壤细菌群落物种组成的主要影响因素。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism